Lichtenberg Figürü: Doğal Olarak Oluşan İlginç Bir Fraktal Yapı

Georg Christoph Lichtenberg, (d. 1742 – ö. 1799), Alman doğa bilimcisi, astronomi ve matematik profesörü ve yazardır. Bugün onun adı “Lichtenberg Figürleri” ile anımsanmaktadır.

Bir insana yıldırım çarpması nadir rastlanan ancak tehlikeli ve ölümcül bir olaydır. Ancak sanılanın aksine yıldırım çarpan herkes ölmez. Ölümcül bir elektrik şoku, beynin solunum kontrol sistemini de devre dışı bırakarak kalbin atmasını durdurabilir.

Ancak aslında konu ile ilgili yapılan son araştırmalar yıldırım çarpması sonucunda ölüm oranının % 5-10 civarında olduğunu göstermektedir. Sonucunda böyle bir deneyim neticesinde kurban yanarak kavrulmak yerine çeşitli yanıklar ile de kurtulabilir.

Buna ilginç bir örnek Roy Sullivan’ın ilginç hikayesidir. Yedi kez yıldırım çarpan ve her seferinde de sağ kurtulan bunun sonucunda da “Paratoner insan” lakabı ile tanınan Sullivan bu konuda dünya rekorunu elinde tutuyor. Yukarıdaki görselde onun vücudunda oluşan Lichtenberg figürlerini görebilirsiniz.

Lichtenberg Figürü Nedir?

Lichtenberg figürü, yıldırım çarpması kurbanlarının kollarında, sırtında, boynunda, göğsünde veya omuzlarında meydana gelme eğiliminde olan izlere verilen addır. Bu fraktal yapı, cildi besleyen yüzeysel kan damarları boyunca statik elektriğin iletilmesi sonucunda oluşmaktadır.

Lichtenberg figürü, doğada karşımıza sık biçimde çıkan fraktal geometrinin en ilginç örneklerinden biridir. Geometri dediğimiz zaman aklımıza ilk olarak kareler, üçgenler ve benzer şekiller gelir. Ancak bir eğreltiotunu bu geometri ile tanımlamayız. İşte bu nedenle fraktal geometriye ihtiyaç duyarız. 

Bir eğrelti otu çoğunlukla daha küçük ölçeklerde defalarca tekrarlanan aynı temel şekilden oluşur. Hepsinden daha şaşırtıcı olanı, bu eğreltiotu yaprağı ne bir ne de iki boyutlu bir şekildir. Aslında ikisinin arasında gezinen kesirli bir boyuttur. Bu durum moleküler seviyede de geçerlidir.

Fraktal görüntülerin en önemli özelliği ise sonsuza değin ayrıntı sunmaları, her ayrıntının da ge­reksiz bir tekrar değil, “kendine benzeme özelliği” taşımasıdır. Yani bir görüntüden alınan detaylar, bunların alt detaylarına ve görüntü­nün tümüne benzer. Yani ne kadar yakından bakarsanız bakın göreceğiniz şey aynıdır.

Bu İlginç Şekiller Başka Nerede Karşımıza Çıkar?

Bu şekiller karşımıza sadece yıldırım çarpmaları neticesinde çıkmaz. Aslında yüksek voltaj altında odunun yanması sonucunda da aynı figürler ortaya çıkacaktır. Lichtenberg figürleri, bazen yalıtım malzemelerinin yüzeyinde veya içinde görülen dallara ayrılan elektrik boşalmalarıdır.

Doğal fenomenlerin en güzel temsilleri arasında, şeffaf akrilik bir blok içine hapsolmuş fosilleşmiş yıldırımları anımsatan üç boyutlu Lichtenberg figürleri de vardır. Günümüzde bu figürler ile akrilikten üç boyutlu desenler oluşturulabilmektedir.

İlk olarak akrilik, bir elektron hızlandırıcıdan gelen yüksek hızlı elektron demetine maruz bırakılmaktadır. Elektronlar akriliğe nüfuz eder. Ancak bir noktadan sonra akrilik moleküllerini bir arada tutan kimyasal bağların bir kısmı parçalanacaktır. Saniyeden çok kısa bir süre içinde, elektrik yükü akrilik içinde elektriksel olarak iletken kanallar oluşur. Sonucunda da aşağıda gördüğünüz biçimde etkili bir tasarım oluşacaktır.

Lichtenberg Figürü Adını Nereden Alır? Bu Şekilleri Nasıl Keşfettik?

Bu figürler adını, fenomeni ilk olarak keşfeden ve inceleyen Alman fizikçi Georg Christoph Lichtenberg’den (1742–1799) almıştır. 1700’lerde Lichtenberg, elektriği bir yalıtkanın yüzeyine boşalttı. Ardından, yüzeye belirli yüklü tozları serperek, ilginç kıvrımlı bu tarz desenleri ortaya çıkarmayı başardı.

Daha sonraları, bu desenlerin üzerlerine boş kağıtları bastırarak, Lichtenberg görüntüleri transfer etti. Bu çalışması sayesinde elektrostatik baskının basit bir prensibini keşfetmiş oldu. Bu buluş modern günümüzdeki plazma fiziğin ön adımıydı. 

Daha sonraki süreçte başka fizikçiler de aynı süreci incelemeye başladılar. 19. ve 20. yüzyılın önde gelen araştırmacıları arasında fizikçiler Gaston Planté ve Peter T. Riess gibi isimler vardı. 1800’lerin sonlarında, Fransız sanatçı ve bilim insanı Etienne Leopold Trouvelot, bir Ruhmkorff bobinini yüksek voltaj kaynağı olarak kullanarak günümüzde fotografik Lichtenberg figürleri olarak da bilinmekde olan “Trouvelot figürlerini” ortaya çıkardı.

Yakın zamanda araştırmacılar, kalıpları oluşturan süreç için matematiksel ve fiziksel modeller geliştirdiler, çünkü bu modeller görünüşte çeşitli fiziksel olaylarda kalıp oluşumunun temel özelliklerini ortaya koyuyor. Bu tür kalıpları tıbbi uygulamalarda da önemlidir. Örneğin, Texas A&M Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bu modellerin yapay organlarda büyüyen vasküler doku için şablon görevi göreceğini düşünüyor.

Kaynaklar ve ileri okumalar:

• Lichtenberg figure; Bağlantı: https://en.wikipedia.org/wiki/Lichtenberg_figure
• Lindford A, Juteau S, Jaks V, Klaas M, Lagus H, Vuola J, Kankuri E. Case Report: Unravelling the Mysterious Lichtenberg Figure Skin Response in a Patient With a High-Voltage Electrical Injury. Front Med (Lausanne). 2021 Jun 11;8:663807. doi: 10.3389/fmed.2021.663807. PMID: 34179045; PMCID: PMC8226253.
• Dutta B. Lichtenberg figure and lightning. Indian J Dermatol. 2016 Jan-Feb;61(1):109-11. doi: 10.4103/0019-5154.174062. PMID: 26955115; PMCID: PMC4763624.

Size Bir Mesajımız Var!

Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.

Matematiksel